JP4228753B2 - 電子制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のエンジンルームなどに配置される電子制御装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば車両の制御に用いられる電子制御装置(ECU)には、演算処理を行うマイコン、外部負荷やセンサなどと接続される入出力回路、こららの回路に電源を供給する電源回路などが、基板上に配置されおり、それらは、ケース及びカバーからなる筐体に収容されている。
【0003】
上述した回路を構成する電子部品は、その動作により発熱し、これが過度に温度上昇すると部品作動に害を及ぼすので、基板などに伝熱して熱を拡散させることにより、部品温度を低減する方法が知られている。
例えば、図13に示す様に、特に発熱が大きい電子部品(例えばパワートランジスタの半導体チップ)P1に関しては、放熱フィンP2を用いるなどして、電子部品P1から発生する熱をケースP3側に効率よく散逸させる方法がとられている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
米国特許第6365964公報 (第3頁、図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年では、電子制御装置の一層の高機能・高能力が求められるようになっており、電子部品P1の発する熱は増加の一途をたどっている。
そのため、これらの発熱する電子部品P1からより多くの熱を散逸させるために、例えば図14に示す様に、基板P4上の電子部品P1の(詳しくはヒートシンクP5の)装着部分に、大きな銅箔P6を配置し、VIAホールP7を介して、更に広い銅箔P8に熱を散逸させる構造が採用されている。
【0006】
しかし、この方法では、基板P4上の有効な配線面積が減少するので、結果的に大きな基板P4が必要であり、コストアップとなってしまう。
また、図15に示す様に、より放熱性を高めるために、電子部品P1を基板P4の端に配置し、バネ状のクリップP9を利用して、電子部品P1をモールドした上面とケースP3及びカバーP10と基板P4の裏面とを接続して、放熱する構造などが採用されている。
【0007】
ところが、この方法では、電子部品P1の実装基板上の配置やパターン配線などが制限されたり、基板サイズが大型するという問題があった。
この対策として、例えばカバーP10の内側面の形状を工夫して、カバーP10の内側面と基板P4の裏側とを接触させる対策が考えられる。
【0008】
しかし、この場合には、特殊形状のカバーP10(従って筐体)が必要になるので、筐体の共通化が困難になり、結果としてコストアップになるという問題があった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、電子部品等の配置の制限が少なく、筐体の共通化が容易で低コストであり、しかも熱を散逸させる能力が高い電子制御装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
(1)請求項1の発明は、搭載面及び反搭載面を有する基板に対し、その搭載面側に発熱する電子部品を配置するとともに、前記基板を筐体内に収容した電子制御装置に関するものであり、特に本発明では、前記筐体の前記反搭載面に対向する筐体内側表面に、その面内に所定の配列で配置された複数の凹部又は凸部を設け、前記基板の反搭載面と前記筐体内側表面との間にブロック状の固体部材からなる熱伝導部材を配置するとともに、前記筐体内側表面に設けられた凹部又は凸部を係止部として、前記基板の反搭載面側における前記電子部品の搭載位置に対応する箇所及び前記筐体内側表面側に接するように、前記熱伝導部材を位置決め固定したことを特徴とする。
【0010】
つまり、本発明では、基板の反搭載面に対向する筐体内側表面に設けた複数の凹部又は凸部を係止部として、基板の反搭載面と筐体内側表面との間にブロック状の固体部材からなる熱伝導部材を、基板の反搭載面側における電子部品の搭載位置に対応する箇所及び筐体内側表面側に接するように、位置決め固定している。
それにより、従来の様に、筐体の構造や電子部品(発熱部品)の実装位置の制限がなく、従来構造のままで、熱伝導性を高めることができる。
【0011】
また、部品レイアウトが変更になった場合でも、同一の筐体を使用することができるので、その対応が容易であり、しかもコスト低減に寄与するという顕著な効果を奏する。
【0012】
尚、ここで、電子部品の搭載位置に対応した箇所とは、電子部品を基板や筐体に投影した領域を示しているが、完全に一致している必要はなく、その一部(好ましくは半分以上)が重なっていればよい。
【0016】
また本発明では、ブロック状の熱伝導部材を、基板と筐体との間の所定位置(電子部品の搭載位置に対応する箇所)に配置して固定するだけで、基板側から筐体側に好適に熱を逃がす構成を形成することができる。
また、本発明では、凹部や凸部からなる係止部により熱伝導部材の位置決めを行うので、熱伝導部材を配置する位置を決める作業が容易である。
【0017】
(2)請求項2の発明では、前記熱伝導部材を、前記電子部品の搭載位置と対応する箇所にて、柔軟性を有する熱伝導材を介して、前記基板側と接触させたことを特徴とする。
本発明では、柔軟性を有する(例えば半固体やゲル状の)熱伝導材を介して、熱伝導部材と基板側と接触させているので、熱伝導部材と基板との間の寸法精度が高くない場合でも、熱伝導部材と基板側とを確実に接触させることができる。これにより、高い密着性を有するので熱伝導性に優れている。
【0018】
(3)請求項3の発明では、前記熱伝導部材と前記筐体とを、熱伝導性接着剤により接合したことを特徴とする。
本発明では、熱伝導性接着剤により、熱伝導部材と筐体とが接合されているので、密着状態が優れており熱伝導性が高い。
【0020】
(4)請求項4の発明では、前記係止部を、所定方向に沿って連続して又は不連続に長尺に形成し、その係止部に沿って前記熱伝導部材の係止位置を任意の場所に変更可能としたことを特徴とする。
本発明では、熱伝導部材を長尺の係止部に沿って移動させ、所望の場所で、例えば熱伝導性接着剤を用いて固定できる。特に本発明では、熱伝導部材を固定する位置は、一点ではなく、線上の任意の場所とすることができるので、電子部品の実装位置の変更に容易に対応できる。よって、電子部品の実装位置の制約が低減する。
【0021】
(5)請求項5の発明では、前記凹部からなる係止部を格子状に設けた構成、又は前記凸部からなる係止部を格子の結節点の位置に配列した構成を有することを特徴とする。
本発明では、凹状の係止部を格子状に設けるか又は凸状の係止部を格子の結節点の位置に配列したので、熱伝導部材の係止位置を縦横方向に変更可能である。これにより、前記請求項1乃至3の発明の効果が一層顕著になる。
【0023】
熱伝導部材としては、金属製のブロック以外に、例えばセラミック製のチップなどを採用でき、その場合には、いわゆる基板表面実装(SMD)の技術により、容易に且つ速やかに熱伝導部材を装着することができる。
(6)請求項6の発明では、前記電子部品と固体の放熱部材(例えばヒートシンク)とをモールドにより一体化し、前記電子部品を前記放熱部材を介して前記基板側と接触させたことを特徴とする。
【0024】
これにより、電子部品(例えば半導体チップ)から基板への熱伝導性を高くすることができるので、発熱の大きな部品を小型に集積して搭載することが可能になる。このため、オン抵抗を小さくするなどの高価な低発熱設計をすることなく、安価にパワー系集積回路を実現することができる。
【0025】
(7)請求項7の発明では、前記基板の搭載面上に、周囲より熱伝導性の高い熱伝導薄膜層を設け、該熱伝導薄膜層に前記放熱部材を接触させたことを特徴とする。
本発明では、例えば銅箔からなる熱伝導薄膜層にヒートシンク等の放熱部材を接触させているので、高い放熱性を実現できる。
【0026】
(8)請求項8の発明は、基板の搭載面側に発熱する電子部品を配置するとともに、前記基板を筐体内に収容した電子制御装置に関するものであり、本発明では、前記筐体の前記搭載面に対向する筐体内側表面に、その面内に所定の配列で配置された複数の凹部又は凸部を設け、前記電子部品と前記筐体内側表面との間にブロック状の固体部材からなる熱伝導部材を配置するとともに、前記筐体内側表面に設けられた凹部又は凸部を係止部として、前記電子部品側及び前記筐体内側表面側に接するように、前記熱伝導部材を位置決め固定したことを特徴とする。
【0027】
本発明は、電子部品側に熱伝導部材を配置しているので、基板を介することなく、熱伝導部材により電子部品側から筐体側に効率良く熱を逃がすことができる。
また、基板経由の放熱設計を必要とせず、基板配線の効率アップや、基板周辺部品への散熱を回避できる等の利点がある。
【0028】
これにより、例えばパワーSOPの様に、VIAホールにより基板散熱させる構造を持たないパッケージ部品に対しても、十分に放熱させることができる。
更に、筐体の構造や電子部品の実装位置の制限が少なく、しかも、部品レイアウトが変更になった場合でも、同一の筐体を使用することができるので、その対応が容易である。
【0033】
(9)請求項9の発明は、前記筐体内側表面に設けられた前記凹部又は凸部の係止部に対応するように前記熱伝導部材の前記筐体内側表面に対向する表面には凸部又は凹部からなる嵌合部が設けられており、これら係止部と嵌合部とを互いに嵌合させることにより前記熱伝導部材を位置決め固定することを特徴とする。
【0034】
本発明では、熱伝導部材と筐体とを別体の部材で構成し、この熱伝導部材の筐体側の表面と筐体の熱伝導部材側(従って電子部品側)の表面とに対応しあう複数の凹部又は凸部(筐体側の係止部、熱伝導部材の嵌合部)を設け、この凹凸にて熱伝導部材と筐体とが嵌合するようにしている。
それにより、請求項8の発明と同様に、基板を介することなく、熱伝導部材により電子部品側から筐体側に効率良く熱を逃がすことができる。また、基板経由の放熱設計を必要とせず、基板配線の効率アップや、基板周辺部品への散熱を回避できる等の利点がある。
【0035】
特に本発明では、複数の凹凸を嵌合させる構造であるので、熱伝導を行う面積が広く、効率良く放熱を行うことができる。また、嵌合により、位置決めができ、横方向へのずれも防止できる。
ここで、一方の部材側に凸部のみ(又は凹部のみ)を多数設け、他方の部材側に、それぞれ(相手部材と嵌合できるような)凹部のみ(又は凸部のみ)を多数設けると、容易に嵌合できるので好ましい。
【0036】
尚、熱伝導部材と筐体との凹凸とは、向かい合う一方が凸部の場合には他方が凹部となる構成である。また、例えば一方の部材の平坦な表面に凹部のみが設けられている場合には、その凹部以外の場所を相対的に凸部とみなし、或いは、一方の部材の平坦な表面に凸部のみが設けられている場合には、その凸部以外の場所を相対的に凹部とみなす。
【0037】
(10)請求項10の発明では、前記筐体内側表面には、単一の前記熱伝導部材に対応した面積より広い範囲において前記係止部が配列されていることを特徴とする。
本発明では、筐体の表面の広い範囲、つまり単一の熱伝導部材の占める面積より広い範囲(例えば内側の全面)に、例えば同一形状の凹凸が多数設けられているので、電子部品が基板のどの位置に搭載されていても、電子部品の搭載位置に対応した所望の箇所に熱伝導部材を配置できる。
【0038】
即ち、筐体の構造や電子部品の実装位置の制限が少なく、しかも、部品レイアウトが変更になった場合でも、同一の筐体を使用することができるので、その対応が容易である。
(11)請求項11の発明では、前記熱伝導部材の高さ方向の寸法及び/又は前記係止部、前記嵌合部を構成する凹凸の高さ方向の寸法を、前記電子部品と前記筐体との間隔に応じて設定したことを特徴とする。
【0039】
本発明では、熱伝導部材の高さ方向の寸法及び/又は凹凸の高さ方向の寸法を、電子部品と筐体との間隔に応じて設定するので、熱伝導部材が電子部品を押さえつけることがない。よって、電子部品の電気的な接続部分や放熱特性の信頼性を確保することができる。
【0040】
尚、前記高さ方向とは、熱伝導部材の厚み方向、即ち、電子部品側から筐体側(その逆も同様)に到る方向である(以下同様)。
(12)請求項12の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)とを、圧入により嵌合させたことを特徴とする。
【0041】
本発明では、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸との径方向の寸法(高さ方向とは垂直の方向)を予め圧入可能な寸法に設定しておき、圧入により嵌合させている。これにより、熱伝導部材と筐体とを強固に一体化することができる。
また、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸とが広い範囲で密着するので、放熱性が高いという効果がある。更に、単に圧入すれば一体化するので、別途接着剤等を用いる必要が無いという利点もある。
【0042】
(13)請求項13の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)との径方向の寸法を、高さ方向の調節が可能な様に余裕を持たせて設定して、緩やかに嵌合させたことを特徴とする。
本発明では、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸との径方向の寸法を、圧入する場合よりも余裕を持たせて設定することにより、緩やかに嵌合させている。
【0043】
これにより、凹凸の径方向の寸法に誤差がある場合でも、確実に嵌合が可能である。また、緩やかに嵌合させることにより、熱伝導部材などの高さ方向の寸法に、ばらつきや誤差(或いは設計変更)があった場合でも、高さ方向の調節が可能である。
【0044】
(14)請求項14の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)とにおいて、各凹部の深さを各凸部の高さより大きく設定したことを特徴とする。
本発明では、予め、凹凸の高さ方向の寸法を、高さ方向に調節可能な様に余裕をもって設定しておく。これにより、例えば熱伝導部材や電子部品などの高さ方向に、寸法のばらつきや誤差(或いは設計変更)があっても、確実に熱伝導部材を配置することができる。
【0045】
(15)請求項15の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)との嵌合部分に、熱伝導性接着剤を充填して接合したことを特徴とする。
本発明では、凹凸の嵌合部分に、熱伝導性接着剤を充填するので、熱伝導部材と筐体とを確実に接合することができる。
【0046】
(16)請求項16の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)との嵌合部分に、柔軟性を有する熱伝導材(例えば熱伝導性ゲル)又は熱伝導性の液体(例えば熱伝導性オイル)を充填したことを特徴とする。
本発明では、凹凸の嵌合部分に、例えば熱伝導性ゲルや熱伝導性オイルを充填するので、嵌合部分に隙間があっても、高い放熱性を確保することができる。
【0047】
(17)請求項17の発明では、前記熱伝導部材のブロック状の部位の外周に、板状に張り出す張出部を設けるとともに、該張出部に前記筐体の前記係止部を構成する凸部が貫通可能な孔を設けたことを特徴とする。
本発明では、熱伝導部材の外周の一部又は全周に孔を有する張出部を設けているので、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸とを嵌合させた場合に、この張出部を利用して、熱伝導部材を筐体に固定することが可能である。
【0048】
尚、加締め等の機械的な固定が可能であれば、孔の一部が欠けて周囲に開放されている(貫通方向から見て)凹状の形状のものも、本発明の範囲である。
(18)請求項18の発明では、前記熱伝導部材の前記嵌合部(凹凸)と前記筐体の前記係止部(凹凸)とを嵌合させるとともに、前記張出部の孔に前記筐体の前記係止部を構成する凸部を貫通させ、前記貫通した凸部の先端側を前記張出部に機械的に固定したことを特徴とする。
【0049】
本発明では、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸とを嵌合させた場合に、この張出部の孔に筐体の凸部を通し、その先端を加締め等により固定するので、上述した圧入や接着剤が不要であり、熱伝導部材の固定が容易である。
また、接触面積が増加するので、放熱性が高まるという利点もある。
【0050】
(19)請求項19の発明では、前記熱伝導部材を、複数の電子部品に直接的又は間接的に接触させて放熱するように構成したことを特徴とする。
本発明により、使用する熱伝導部材の数を低減することができる。
【0051】
本発明では、熱伝導部材の凹凸と筐体の凹凸との径方向の寸法を、圧入する場合よりも余裕を持たせて設定することにより、緩やかに嵌合させている。
これにより、凹凸の径方向の寸法に誤差がある場合でも、確実に嵌合が可能である。また、緩やかに嵌合させることにより、熱伝導部材などの高さ方向の寸法に、ばらつきや誤差があった場合(或いは設計変更があった場合)でも、高さ方向の調節が可能である。
【0052】
・尚、前記固体の熱伝導部材としては、熱伝導率が例えば基板材料のエポキシ樹脂等の樹脂より高い金属材料を使用できる。
・前記熱伝導材は、柔軟性を有する例えば半固体のゲル状(熱伝導性ゲル)のものであり、その熱伝導率が例えば基板材料のエポキシ樹脂等の樹脂よりも高いシリコン系の材料など使用できる。
【0053】
・前記熱伝導薄膜層としては、熱伝導率が例えば基板材料であるエポキシ樹脂等の樹脂よりも高い例えば銅箔からなる薄膜層を用いることができる。
・前記放熱部材としては、熱伝導率が例えばモールド材料の樹脂より高い金属材料を使用できる。
【0054】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の電子制御装置及びその製造方法の実施の形態の例(実施例)を説明する。
(実施例1)
まず、実施例1の電子制御装置を、図1に基づいて説明する。なお、本実施例1は本発明のベースとなる参考例1である。
【0055】
図1に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)1は、発熱する電子部品(例えば半導体チップ)3を実装したプリント基板5と、板状の中継ステーである熱伝導部材7と、それらを収容した筐体9とを備えている。
前記筐体9は、例えばアルミニウム等の金属製であり、一方(図の下方)が開放された略四角箱状のケース11と、ケース11の開放側を閉塞する略四角板状の底の浅いカバー13とから構成され、ケース11とカバー13とは、その四隅にて、ネジ15にて結合されている。
【0056】
前記プリント基板5は、例えばエポキシ等の樹脂材料からなり、電子部品3を搭載した側である搭載面5aと、搭載面5aの裏側の反搭載面5bとを有しており、プリント基板5の内部には、銅箔からなる熱伝導薄膜層17a、17b、17c(17と総称する)が、それぞれ平行に形成されている。
【0057】
また、プリント基板5には、電子部品3の搭載位置に対応した部分(電子部品3をプリント基板5側に投影した領域)に、VIAホール19が形成されており、このVIAホール19により、各熱伝導薄膜層17は板厚方向に接続されている。つまり、VIAホール19の内周面にはCuからなるメッキ層21が形成されているので、このメッキ層21により、各熱伝導薄膜層17は熱的に接続されている。
【0058】
尚、熱伝導薄膜層17は、電子部品3をプリント基板5側に投影した領域と重なるように(即ち投影領域よりも広くなるように)形成されている。
前記電子部品3は、リードフレーム23、ボンディングワイヤ25、ヒートシンク27とともに、樹脂29によりモールドされている。これらのモールドにて一体化されたもの(以下モールド部品31とも記す)は、プリント基板5の搭載面5a上に実装されている。
【0059】
このうち、ヒートシンク27は、熱伝導性の高い例えばアルミニウム等の金属製であり、電子部品3に接するととともに、モールド部品31の下面側に露出し、搭載面5a上の熱伝導薄膜層17aにはんだ33により接合されている。尚、リードフレーム23も、搭載面5a上の他の熱伝導薄膜層17aにはんだ33により接合されている。
【0060】
特に、本実施例では、プリント基板5の反搭載面5bとカバー13との間に、前記熱伝導部材7が配置されている。
この熱伝導部材7は、鉄板がプレス加工にて所定形状に形成されたものであり、電子部品3の搭載位置に対応する部分には、プリント基板5の反搭載面5b側に突出する突出部35が設けられ、突出部35の周囲には、平面状に形成された平坦部37が設けられている。
【0061】
そして、突出部35の先端面35aは、プリント基板5の反搭載面5b上の熱伝導薄膜層17bに接しており、突出部35の周囲の平坦部37は、同様に平面状に形成されたカバー13の内側面13aに接している。
更に、熱伝導部材7の外周部39は、プリント基板5側に曲げられており、プリント基板5とカバー13との間に挟持されて、前記ネジ15により一体に固定されている。
【0062】
上述した様に、本実施例では、プリント基板5とカバー13との間に板状の熱伝導部材7が配置され、熱伝導部材7の突出部35がプリント基板5の(電子部品3の搭載位置に対応する)反搭載面5bに接するとともに、突出部35の平坦部37はカバー13に接している。
【0063】
これにより、電子部品3が発熱した場合には、その熱を、ヒートシンク27、VIAホール19、熱伝導部材7を介して、カバー13側に放熱することができ、極めて放熱性に優れている。
特に本実施例では、板状の熱伝導部材7をプリント基板5とカバー13との間に挟持して固定する構成であるので、筐体9の構造や電子部品3の実装位置に制限がなく、極めて設計の自由度が高い。
【0064】
そのため、部品レイアウトが変更になっても、同一の筐体9を使用することができ、レイアウトの変更に容易に対応できるので、コスト的に有利である。
更に、熱伝導部材7は、安価な鉄板を例えばプレス加工することにより、容易に製造できるので、その点からも、コスト低減に寄与する。
(実施例2)
次に、実施例2の電子制御装置について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
【0065】
本実施例では、板状の中継ステーではなくブロック状の熱伝導部材を用いる。
まず、実施例2の電子制御装置を、図2に基づいて説明する。
図2(a)に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)41も、前記実施例1と同様に、電子部品43及びヒートシンク45を有するモールド部品47、スルーホール49を有するプリント基板51、カバー53などを備えている。
【0066】
本実施例では、プリント基板51の反搭載面51b側とカバー53の反搭載面51b側の表面53aとの間において、電子部品43の搭載位置の図の上下方向に対応した箇所に、熱伝導部材55が配置されている。
この熱伝導部材55は、例えばアルミニウムからなるブロック状の金属部材であり、カバー53側の方が面積の大きい縦断面が略台形である。
【0067】
また、熱伝導部材55のプリント基板51側の上面55aとプリント基板51の反搭載面51b上の熱伝導薄膜層57との間には、半固体の熱伝導材(熱伝導性ゲル)59が配置されており、この熱伝導材59は、熱伝導部材55の上面55aと反搭載面51b上の熱伝導薄膜層57とに接している。
【0068】
一方、熱伝導部材55のカバー53側の下面55bとカバー53の反搭載面51b側の表面53aとは、熱伝導性接着剤61により接合されている。
特に本実施例では、図2(b)に示す様に、カバー53の表面53aには、前記熱伝導部材55の下面55b側の形状とほぼ同様な略四角形の凹部63が、縦横方向に多数配列するように形成されている。
【0069】
従って、図2(a)に示す様に、この凹部63に熱伝導部材55を填め込むことにより、熱伝導部材55の位置決めをすることができる。
この様に、本実施例においては、プリント基板51とカバー53との間に、熱伝導材59及び熱伝導部材55等を配置するので、電子部品43から発熱した熱を、熱伝導材59及び熱伝導部材55等を介して、効率よくカバー53側に逃がすことができる。
【0070】
また、熱伝導材59は、半固体であるので、プリント基板51と熱伝導部材55との間の寸法精度が高くない場合でも、両部材51、55に接して、確実に放熱を行うことができる。
更に、熱伝導部材55は、カバー53の凹部63により位置決めされるので、ずれることがない。
【0071】
しかも、熱伝導部材55は、カバー53の全面において、(凹部63のある)殆どの場所に配置することができるので、電子部品43の搭載位置に制限が少なく、設計の自由が高いという顕著な効果がある。
また、プリント基板51側に特別な構成を必要としないので、この点からも、設計の自由度が高く、コスト低減に寄与するという利点もある。
【0072】
尚、本実施例では、ブロック状の熱伝導部材55の底部を、カバー53の凹部63に填め込んで位置決めしたが、これとは逆に、図示しないが、熱伝導部材の底部に凹部を設けるとともに、カバーの表面に凸部を設け、このカバーの凸部に熱伝導部材の凹部を填め込むことにより、熱伝導部材の位置決めを行ってもよい。
(実施例3)
次に、実施例3の電子制御装置について説明するが、前記実施例2と同様な内容の説明は省略する。
【0073】
まず、実施例3の電子制御装置を、図3に基づいて説明する。
図3(a)に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)71は、前記実施例2と同様に、電子部品73及びヒートシンク75を有するモールド部品77、スルーホール79を有するプリント基板81、半固体の熱伝導材83、ブロック状の熱伝導部材85、熱伝導性接着剤87、カバー89などを備えている。
【0074】
特に本実施例では、カバー89の表面89aの形状に特徴がある。
つまり、図3(b)に示す様に、カバー89の表面89aには、縦横に交差するように多数の溝が形成されており、それにより格子状の溝部91が形成されている。それにより、カバー89の表面89aには、その周囲に枠部93が形成されるとともに、中央部分には、縦横に多数配列された凸部95が形成されている。
【0075】
従って、熱伝導部材85が、例えば同図の破線で囲まれたA領域に配置された場合には、左右方向の移動を左右の両凸部95に規制されて、位置決めされることになる。尚、この場合は、(接合される前の)熱伝導部材85は、同図の領域Aの矢印方向(斜め方向)に移動可能である。
【0076】
また、同様に、熱伝導部材85が、例えばB領域に配置された場合には、同図の斜め方向の移動を斜め方向の両凸部95に規制されて、位置決めされることになる。尚、この場合は、(接合される前の)熱伝導部材85は、同図の領域Bの矢印方向(左右方向)に移動可能である。
【0077】
本実施例によっても、前記実施例2と同様な効果を奏するとともに、熱伝導部材85は、カバー89の表面89a上に形成された格子状の溝部91に配置されるので、前記実施例2よりも、熱伝導部材85の配置位置の微調整が可能であるという利点がある。
【0078】
尚、本実施例では、ブロック状の熱伝導部材85の底部を、カバー89の溝部91に填め込んで位置決めしたが、これとは逆に、図示しないが、カバーの表面に格子状に突出する凸部や枠部(凸状部分)を設け、この凸状部分で囲まれた位置に熱伝導部材の底部を填め込むことにより、熱伝導部材の位置決めを行ってもよい。
(実施例4)
次に、実施例4の電子制御装置について説明するが、前記実施例2と同様な内容の説明は省略する。
【0079】
まず、実施例4の電子制御装置を、図4に基づいて説明する。なお、本実施例4は本発明のベースとなる参考例2である。
図4に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)101は、前記実施例2と同様に、電子部品103及びヒートシンク105を有するモールド部品107、スルーホール109を有するプリント基板111、ブロック状の熱伝導部材113、カバー115などを備えている。
【0080】
特に本実施例では、熱伝導部材113は、プリント基板111の反搭載面111b側の熱伝導薄膜層117に、はんだ119により接合されている。
この熱伝導部材113は、例えばセラミック製のチップであり、モールド品107の実装と同様にして、反搭載面111b側に実装可能なSMD(表面実装部材)である。
【0081】
また、カバー115の反搭載面111b側の表面115aは平坦であり、このカバー115の表面115aと、熱伝導部材113の下面113bとの間に、該両面115a、113bに接するように、半固体の熱伝導材121が配置されている。
【0082】
本実施例では、熱伝導部材113を、通常の電子部品103などと同様に表面実装できるので、熱伝導部材113の配置及び固定が極めて容易である。
また、カバー115の表面115aを、前記実施例2、3の様に加工する必要がないという利点がある。
【0083】
更に、熱伝導部材113を配置するための特別な構成を必要としないので、前記実施例1と同様に、筐体の構造や電子部品103の実装位置に制限がなく、極めて設計の自由度が高い。
そのため、部品レイアウトが変更になっても、同一の筐体を使用することができ、レイアウトの変更に容易に対応できるので、コスト的に有利である。
(実施例5)
次に、実施例5の電子制御装置について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
【0084】
まず、実施例5の電子制御装置を、図5に基づいて説明する。なお、本実施例5は本発明のベースとなる参考例3である。
図5に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)131は、前記実施例1と同様に、電子部品133及びヒートシンク135を有するモールド部品137、モールド部品137が実装されたプリント基板139、板状の中継ステーである熱伝導部材141、ケース143、カバー145などを備えている。
【0085】
特に本実施例では、モールド部品137は、その本体部分137aがプリント基板139から離れた状態で、搭載面139a側に実装されている。つまり、リードフレーム147が、はんだ149にて、搭載面139a上の熱伝導薄膜層151に接合されている。
【0086】
このモールド部品137のうち、ヒートシンク135は電子部品133に接するとともに、モールド部品137の上面側に露出している。
また、モールド部品137とケース143との間には、前記実施例1と同様な熱伝導部材141が配置されている。
【0087】
この熱伝導部材141の突出部153は、ヒートシンク135に接触し、平坦部155は、ケース143の内側面143aに接触している。
本実施例は、前記実施例1と同様な効果を奏するとともに、ヒートシンク135は、プリント基板139に接することなく、直接に熱伝導部材141と接しているので、一層放熱性に優れている。また、プリント基板139を加熱し難い構成であるので、プリント基板139に搭載された各種の部品に対する熱の影響を抑制することができる。
【0088】
(実施例6)
次に、実施例6の電子制御装置について説明するが、前記実施例1と同様な内容の説明は省略する。
a)まず、実施例6の電子制御装置を、図6に基づいて説明する。
【0089】
図6に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)161は、樹脂によりモールドされた第1電子部品163及び(モールドされていない)第2電子部品165が実装されたプリント基板167、各電子部品163、165に対応して配置されたブロック状の第1熱伝導部材169及び第2熱伝導部材171、ケース173及びカバー175からなる筐体177などを備えている。
【0090】
前記第1電子部品163の上面側(ケース側)は、熱伝導性ゲルからなる熱伝導材179を介して、第1熱伝導部材169の下面側に接触している。また、第2電子部品165の上面側は、同様な熱伝導材181を介して、第2熱伝導部材171の下面側に接触している。
【0091】
尚、第2電子部品181の下面側は、半田183によりプリント基板167と導通をとるように構成されており、その半田183の周囲には樹脂185が充填されている。
また、前記ケース173の外側面(上面)には、その全面にわたって、多数の放熱用のフィン187が立設されている。一方、ケース173の内側面(下面)には、その全面にわたって、図7(a)に示す様に(図6とは上下が逆である)、円柱状の凸部(嵌合凸部)189が、縦横格子状に等間隔で多数立設されている。即ち、各嵌合凸部189は、正方形の頂点に位置するように配置されている。尚、嵌合凸部189の先端は、先端側ほど径が小さくなるように、テーパ状に形成されている。
【0092】
更に、前記図6に示す様に、前記第1、第2熱伝導部材169、171は、ケース173側の外径が広くなった四角錐台の形状をしている。そして、第1、第2熱伝導部材169、171側のケース側面(上面)には、図7(a)に示す様に、円柱状に開けられた凹部(嵌合凹部)191が、前記各嵌合凸部189に対応して(嵌合する際に同じ位置となる様に)、縦横格子状に等間隔で多数形成されている。尚、嵌合凹部191の開口端は、開口端側ほど径が大きくなるように、テーパ状に形成されている。
【0093】
つまり、本実施例では、ケース173の内側面と第1、第2熱伝導部材169、171のケース側面とには、それぞれ多数の嵌合凸部189と多数の嵌合凹部191とが嵌合可能な様に設けられている。
尚、第1、第2熱伝導部材169、171の高さ方向の寸法及び凹凸の高さ方向の寸法は、第1、第2電子部品163、165とケース173との間隔に合致するように設定されている。また、嵌合凸部189及び嵌合凹部191の径方向の寸法は、嵌合の際に圧入可能な様に設定されている。
【0094】
従って、図7(b)に示す様に、第1、第2熱伝導部材169、171のケース側面をケース173の内側面に押し当てて、各嵌合凸部189を各嵌合凹部191に圧入することにより、各嵌合凸部189と各嵌合凹部191との嵌合を行うことができる。
【0095】
b)次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例では、第1、第2熱伝導部材169、171と筐体177とを別体の部材で構成し、この各熱伝導部材169、171のケース側面とケース173の内側面とに複数の凹凸を設け、この凹凸にて各熱伝導部材169、171とケース173とが嵌合するようにしている。
【0096】
これにより、プリント基板167を介することなく、各熱伝導部材169、171により各電子部品163、165側からケース173側に効率良く熱を逃がすことができる。また、基板経由の放熱設計を必要とせず、基板配線の効率アップや、基板周辺部品への散熱を回避できる等の利点がある。
【0097】
特に本実施例では、複数の凹凸を嵌合させる構造であるので、熱伝導を行う面積が広く、効率良く放熱を行うことができる。また、嵌合により、位置決めができ、横方向へのずれも防止できる。
また、本実施例では、ケース173の内側面の広い範囲、つまり単一の各熱伝導部材169、172の占める面積より広い範囲(内側の全面)に、同一形状の嵌合凸部189が多数設けられているので、各電子部品163、165がプリント基板167のどの位置に搭載されていても、各電子部品163、165の搭載位置に対応した所望の箇所に各熱導電部材169、171を配置できる。
【0098】
更に、本実施例では、各熱伝導部材169、171の高さ方向の寸法及び/又は凹凸の高さ方向の寸法は、各電子部品163、165とケース173との間隔に応じて設定されているので、各熱伝導部材169、171が各電子部品163、165を押さえつけることがない。よって、各電子部品163、165の電気的な接続部分や放熱特性の信頼性を確保することができる。
【0099】
その上、本実施例では、各熱伝導部材169、171の凹凸とケース173の凹凸とが、圧入により嵌合されている。そのため、各熱伝導部材169、171の凹凸とケース173の凹凸とが広い範囲で密着するので、放熱性が高いという効果がある。更に、単に圧入すれば一体化するので、別途接着剤等を用いる必要が無いという利点もある。
(実施例7)
次に、実施例7の電子制御装置について説明するが、前記実施例6と同様な内容の説明は省略する。
【0100】
a)まず、実施例7の電子制御装置の要部を、図8に基づいて説明する。
図8(a)に示す様に、本実施例における電子制御装置では、前記実施例6とほぼ同様に、ケース201の内側面に多数の円柱状の嵌合凸部203を備えるとともに、熱伝導部材205のケース側面に多数の嵌合凹部207を備えている。
【0101】
特に本実施例では、嵌合凸部203の外径と嵌合凹部207の内径とには寸法に余裕があるので、図8(b)に示す様に、嵌合凸部203と嵌合凹部207とは隙間209を介して緩やかに嵌合している。
また、ケース201の内側面と熱伝導部材205のケース側面との間にも、その高さ方向の寸法の差により、隙間211がある。
【0102】
そして、両隙間209、211には、熱伝導性ゲル212(又は熱伝導性オイル)が充填されている。尚、両隙間209、211に、熱伝導性接着剤を充填して接合してもよい。
b)次に、本実施例の効果を説明する。
【0103】
本実施例では、前記実施例6と同様な効果(圧入以外の効果)を奏するとともに、熱伝導部材205の凹凸とケース201の凹凸との径方向の寸法を、圧入する場合よりも余裕を持たせて設定することにより、緩やかに嵌合させている。
これにより、凹凸の径方向の寸法にばらつきや誤差等がある場合でも、確実に嵌合が可能である。また、緩やかに嵌合させる構成により、熱伝導部材205などの高さ方向の寸法にばらつきや誤差等があった場合でも、高さ方向の調節が可能である。
【0104】
また、本実施例では、凹凸の嵌合部分などの隙間209、211に、熱伝導性ゲル212等を充填するので、嵌合部分等に隙間があっても、高い放熱性を確保することができる。
尚、嵌合部分等に、熱伝導性接着剤を充填した場合には、熱伝導部材205とケース201とを確実に接合することができる。
(実施例8)
次に、実施例8の電子制御装置について説明するが、前記実施例7と同様な内容の説明は省略する。
【0105】
a)まず、実施例8の電子制御装置の要部を、図9に基づいて説明する。
図9(a)に示す様に、本実施例における電子制御装置では、前記実施例7とほぼ同様に、ケース221の内側面に多数の円柱状の嵌合凸部223を備えるとともに、熱伝導部材225のケース側面に多数の嵌合凹部227を備えている。
【0106】
また、嵌合凸部223の外径と嵌合凹部227の内径とには寸法に余裕があるので、図9(b)に示す様に、嵌合凸部223と嵌合凹部227とは隙間229を介して緩やかに嵌合している。尚、その隙間229には、熱伝導性ゲル231(又は熱伝導性オイル)が充填されている。
【0107】
特に本実施例では、図9(a)に示す様に、熱伝導部材225のケース側面の外周には、全周にわたって、熱伝導部材225の表面(ケース側面)と平行に鍔状に張り出す張出部233が設けられており、その張出部233には、前記嵌合凸部223が貫通可能な孔235、即ち各嵌合凹部227と同様な配列で設けられた孔235が一列に形成されている。
【0108】
従って、本実施例では、ケース221の嵌合凸部223と熱伝導部材225の嵌合凹部227とを嵌合させた場合に、張出部233に対応する位置の嵌合凸部233が、張出部233の孔235を貫通する。よって、この貫通した嵌合凸部233の先端を加締めることにより、熱伝導部材225をケース221に固定する。
【0109】
b)次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例では、前記実施例7と同様な効果を奏するとともに、張出部233の孔235にケース221の嵌合凸部233を貫通させ、貫通した嵌合凸部233の先端側を加締めて固定するので、上述した圧入や接着剤が不要であり、熱伝導部材225の固定が容易である。
【0110】
また、これにより、接触面積が増加するので、放熱性が高まるという利点もある。
(実施例9)
次に、実施例9の電子制御装置について説明するが、前記実施例6と同様な内容の説明は省略する。
【0111】
a)まず、実施例9の電子制御装置の要部を、図10に基づいて説明する。
図10に示す様に、本実施例における電子制御装置(ECU)241では、前記実施例6とほぼ同様に、フィン243を備えたケース245、カバー247、プリント基板249、電子部品251、熱伝導部材253、(電子部品251と熱伝導部材253との間の)熱伝導性ゲル255を備えている。
【0112】
また、図11(a)に示す様に、熱伝導部材253のケース側面に多数の嵌合凸部257を備えるとともに、ケース245の内側面に多数の嵌合凹部259を備えている。
更に、嵌合凸部257の外径と嵌合凹部259の内径とには寸法に余裕があるので、図11(b)に示す様に、嵌合凸部257と嵌合凹部259とは隙間261を介して緩やかに嵌合している。また、ケース245の内側面と熱伝導部材253のケース側面との間にも、その高さ方向の寸法の差により、隙間263がある。
【0113】
そして、両隙間261、263には、熱伝導性ゲル265(又は熱伝導性オイル)が充填されている。
b)次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例では、前記実施例6と同様な効果を奏する。
【0114】
また、図12(a)に示す様に、電子部品251とケース245との間隔が大きな場合には、前記隙間261、263が開いて、電子部品251とケース245との間隔の調節を行う。つまり、隙間261、263が開いても、凹凸の嵌合状態は維持されるので、熱伝導部材253が横方向にずれたりせず、十分な放熱性を維持できる。特に、隙間261、263が開いても、その中に充填された熱伝導性ゲル265が隙間を埋めるように移動するので、空間があくことがなく、高い放熱性を維持できる。
【0115】
一方、図12(b)に示す様に、電子部品251とケース245との間隔が小さな場合には、前記隙間261、263が狭まることにより、電子部品251とケース245との間隔の調節を行う。つまり、隙間261、263が狭まることにより、凹凸の接触面積が増大するので、高い放熱性を確保することができる。
【0116】
この様に、本実施例では、予め、凹凸の高さ方向の寸法を、高さ方向に調節可能な様に余裕をもって設定しておくので、例えば熱伝導部材253や電子部品251などの高さ方向に、寸法のばらつきや誤差があっても、或いは設計変更によって寸法が変更になった場合でも、確実に熱伝導部材253を配置して、十分な放熱性を確保することができる。
【0117】
尚、熱伝導部材253の凹凸とケース245の凹凸とにおいて、各嵌合凹部259の深さを各嵌合凸部275の高さより大きく設定しておくと、寸法のばらつき等を吸収する能力が高いので好適である。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【0118】
(1)例えば、前記各実施例では、筐体をケース及びカバーにより構成したが、それ以外の第3の部材を組み合わせてもよく、ケース及びカバーは、同様な大きさでもよい。
(2)また、熱伝導部材を、複数の電子部品に直接的又は間接的に接触させて放熱するようにしてもよい。これにより、使用する熱伝導部材の数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【図2】 (a)は実施例2の電子制御装置を破断して示す説明図、(b)はカバーの表面を示す説明図である。
【図3】 (a)は実施例3の電子制御装置を破断して示す説明図、(b)はカバーの表面を示す説明図である。
【図4】 実施例4の電子制御装置の移動防止部を示す平面図である。
【図5】 実施例5の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【図6】 実施例6の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【図7】 実施例6の電子制御装置を示し、(a)はその要部を示す斜視図、(b)はその嵌合部分を破断して示す説明図である。
【図8】 実施例7の電子制御装置を示し、(a)はその要部を示す斜視図、(b)はその嵌合部分を破断して示す説明図である。
【図9】 実施例8の電子制御装置を示し、(a)はその要部を示す斜視図、(b)はその嵌合部分を破断して示す説明図である。
【図10】 実施例9の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【図11】 実施例9の電子制御装置を示し、(a)はその要部を示す斜視図、(b)はその嵌合部分を破断して示す説明図である。
【図12】 実施例9の電子制御装置の機能を説明する説明図である。
【図13】 従来技術の電子制御装置を分解して示す斜視図である。
【図14】 従来技術の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【図15】 従来技術の電子制御装置を破断して示す説明図である。
【符号の説明】
1、41、71、101、131、161、241・・電子制御装置(ECU)
3、43、73、103、133、163、165、251・・電子部品
5、51、81、111、139、167、249・・プリント基板
7、55、85、113、141、169、171、205、225、253・・熱伝導部材
9、177・・筐体
11、143、173、201、221、245・・ケース
13、53、89、115、145、175、247・・カバー
17a、17b、17c、57、117、151・・熱伝導薄膜層
31、47、77、107、137・・モールド部品
35、153・・突出部
59、83、121、181・・熱伝導材(熱伝導性ゲル)
61、87・・熱伝導性接着剤
63・・凹部
91・・溝部
95・・凸部
189、203、223、257・・嵌合凸部
191、207、227、259・・嵌合凹部
Claims (19)
- 搭載面及び反搭載面を有する基板に対し、その搭載面側に発熱する電子部品を配置するとともに、前記基板を筐体内に収容した電子制御装置において、
前記筐体の前記反搭載面に対向する筐体内側表面に、その面内に所定の配列で配置された複数の凹部又は凸部を設け、
前記基板の反搭載面と前記筐体内側表面との間にブロック状の固体部材からなる熱伝導部材を配置するとともに、
前記筐体内側表面に設けられた凹部又は凸部を係止部として、前記基板の反搭載面側における前記電子部品の搭載位置に対応する箇所及び前記筐体内側表面側に接するように、前記熱伝導部材を位置決め固定したことを特徴とする電子制御装置。 - 前記熱伝導部材を、前記電子部品の搭載位置に対応する箇所にて、柔軟性を有する熱伝導材を介して、前記基板の反搭載面側と接触させたことを特徴とする請求項1に記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材と前記筐体内側表面側とを、熱伝導性接着剤により接合したことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子制御装置。
- 前記係止部を、前記筐体内側表面の面内において所定方向に沿って連続して又は不連続に長尺に形成し、その係止部に沿って前記熱伝導部材の係止位置を任意の場所に変更可能としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記筐体内側表面の面内において前記凹部からなる係止部を格子状に設けた構成、又は前記凸部からなる係止部を格子の結節点の位置に配列した構成を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記電子部品と固体の放熱部材とをモールドにより一体化し、前記電子部品を前記放熱部材を介して前記基板の搭載面側と接触させたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記基板の搭載面上に、周囲より熱伝導性の高い熱伝導薄膜層を設け、該熱伝導薄膜層に前記放熱部材を接触させたことを特徴とする請求項6に記載の電子制御装置。
- 基板の搭載面側に発熱する電子部品を配置するとともに、前記基板を筐体内に収容した電子制御装置において、
前記筐体の前記搭載面に対向する筐体内側表面に、その面内に所定の配列で配置された複数の凹部又は凸部を設け、
前記電子部品と前記筐体内側表面との間にブロック状の固体部材からなる熱伝導部材を配置するとともに、
前記筐体内側表面に設けられた凹部又は凸部を係止部として、前記電子部品側及び前記筐体内側表面側に接するように、前記熱伝導部材を位置決め固定したことを特徴とする電子制御装置。 - 前記筐体内側表面に設けられた前記凹部又は凸部の係止部に対応するように前記熱伝導部材の前記筐体内側表面に対向する表面には凸部又は凹部からなる嵌合部が設けられており、これら係止部と嵌合部とを互いに嵌合させることにより前記熱伝導部材を位置決め固定することを特徴とする請求項8に記載の電子制御装置。
- 前記筐体内側表面には、単一の前記熱伝導部材に対応した面積より広い範囲において前 記係止部が配列されていることを特徴とする請求項9に記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の高さ方向の寸法、前記係止部の高さ方向の寸法及び/又は前記嵌合部の高さ方向の寸法を、前記電子部品と前記筐体との間隔に応じて設定したことを特徴とする請求項9又は10に記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部とを、圧入により嵌合させたことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部との径方向の寸法を、高さ方向の調節が可能な様に余裕を持たせて設定して、緩やかに嵌合させたことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部とにおいて、各凹部の深さを各凸部の高さより大きく設定したことを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部との嵌合部分に、熱伝導性接着剤を充填して接合したことを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部との嵌合部分に、柔軟性を有する熱伝導材又は熱伝導性の液体を充填したことを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材のブロック状の部位の外周に、板状に張り出す張出部を設けるとともに、該張出部に前記筐体の前記係止部を構成する凸部が貫通可能な孔を設けたことを特徴とする請求項9〜16のいずれかに記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材の前記嵌合部と前記筐体の前記係止部とを嵌合させるとともに、前記張出部の孔に前記筐体の前記係止部を構成する凸部を貫通させ、前記貫通した凸部の先端側を前記張出部に機械的に固定したことを特徴とする請求項17に記載の電子制御装置。
- 前記熱伝導部材を、複数の電子部品に直接的又は間接的に接触させて放熱するように構成したことを特徴とする請求項9〜18のいずれかに記載の電子制御装置。
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